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可控硅评级

在这个SCR教程中,我们将学习一些重要的SCR评级。这些额定值包括电压、电流、功率、温度、开启时间、关闭时间等。

介绍

在所有的运行条件下,SCR的可靠运行只有在其运行时,其额定值不超过时才能得到保证。每个晶闸管或可控硅被制造到特定的电流、电压、功率、温度和开关频率范围内,它们可以可靠地运行。

这些称为评级,它可以是设置SCR能力限制的最小值或最大值。即使在短时间内超过这些限制,也会相当程度上导致SCR故障或损坏。

因此,为了用户的利益,制造商给出了电流、电压、功率、温度额定值等列表。这些额定值对于可控硅在各种电力电子电路中的正确应用至关重要。在实际操作中,选择等级高于要求工作等级的scr是为了允许安全裕度。

这些评级可以是连续的、非重复的或激增的、重复的评级。根据单侧或双侧装置,连续额定值以均方根值或平均值表示。电涌和重复额定值对应于可控硅的峰值。

所以让我们简单地讨论一下SCR的各种评级。不同的电压和电流额定值被指定一个或多个下标,以方便识别。第一个下标指示SCR的状态并包含

  • F -正向偏压
  • R -反向偏压
  • T -国家
  • D-正向阻塞状态,闸门打开

第二个下标表示操作值

  • T -触发
  • S-浪涌或非重复值
  • R -重复值
  • W -工作价值

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可控硅的额定电压

SCR的电压能力不应超过在运行期间,即使是短期。所以可控硅被分配不同的电压额定值,这是可控硅可以正常工作而不击穿接点的最大电压。这些被分配在一个可控硅的阻塞状态和可以抵抗电压瞬变。可控硅的各种额定电压如下所示。

工作前向阻断峰值电压V

它规定了通过可控硅的正向阻断电压的最大瞬时值,不包括所有的浪涌和重复瞬态电压。超过这个值的电压,可控硅不能承受在其操作期间。这个VDWM等于图中所示的电源电压波的最大值或峰值。

SR2

SR3

峰值重复向前阻断电压V数字版权管理

它是可控硅在连续或周期性的正向阻塞状态下所能阻塞的最大暂态电压。这是通过阴极和栅极之间的特定偏置电阻或栅极电路开路时的最大允许结温度来规定的。

这个电压V数字版权管理当可控硅被关闭或整流或由于二极管在转换电路中遇到或出现在可控硅上。在关断过程中,反向恢复电流的突然变化导致电压尖峰,这是V数字版权管理出现在SCR上

峰值非重复或浪涌正向阻断电压V需求侧管理

这是在非重复的可控硅上正向浪涌电压的最大瞬时值。这个V需求侧管理是否小于正向击穿过电压V这个值在V的130%范围内数字版权管理

工作峰值反向电压V读写存储器

这是不包括所有浪涌和重复瞬态电压在内的通过可控硅反向电压的最大瞬时值。这个V读写存储器等于图中所示的电源电压波的最大负值。

峰值重复反向电压VRRM

它是在允许的最大结温下,在反向方向上反复或周期性地发生最大反向瞬态电压。超过这个额定值,可控硅可能会因结温过高而损坏。这个电压的出现也是由于与V相同的原因数字版权管理

峰值非重复或浪涌反向电压VRSM

它是指通过可控硅的非重复反向瞬态电压的最大值。这个VRSM是否小于反向开断过电压VBR这个值在V的130%范围内RRM.浪涌额定电压V需求侧管理和VRSM可通过将额定电流相等的二极管串联在可控硅上增加。

上述讨论的电压额定值属于正向和反向阻塞状态,这是可控硅能够承受的栅极打开。

开态电压VT

这是阳极和阴极之间的电压降与指定的结温和通态正向电流。一般来说,这个值在1到1.5伏特之间。

门触发电压GT

这是栅极产生栅极触发电流所需的最小电压。

向前dv / dt评级

这是阳极电压上升的最大速率,在没有任何栅脉冲或信号的情况下不会触发可控硅。如果这个值大于指定的值,则SCR可能被打开。前向阻塞模式的可控硅类似于带介质的电容器。

所以,当施加电压增加时,充电电流通过它。如果电压的上升速率更大,足够的电荷将流过结J2的可控硅,因此可控硅将打开没有任何门信号。

这种类型的触发称为假触发,在实践中它是不被使用的。此外,这个额定值还取决于结温。如果结温高,可控硅的dv/dt额定值较低,反之亦然。通过在可控硅上使用缓冲网络,可以限制施加到可控硅上的最大dv/dt。

电压安全系数Vf

通常,可控硅的工作电压保持在V以下RSM以避免由于不确定的条件对可控硅的损坏。因此,电压安全系数与工作电压和V有关RSM给出为

Vf= VRSM/(输入电压的RMS值*√2)

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可控硅额定电流

基本上,可控硅是一个单边设备,因此平均电流等级被分配给它(而RMS电流等级被分配给双边设备)。可控硅具有低热容量和短时间常数。这意味着即使在短路过流时,结温也会超过其额定值。

这可能会导致SCR的损坏。因此,为了延长可控硅的使用寿命,必须适当地选择电流额定值,因为结温取决于它所处理的电流。让我们看看不同的电流评级的可控硅。

平均通态电流抗议者

这是可以流过可控硅的向前电流的最大重复平均值,这样就不会超过最高温度和RMS电流限制。在导通模式下,通过可控硅的正向电压降非常低。所以晶闸管的功率损耗完全取决于正向电流I抗议者

在相控可控硅的情况下,平均正向电流取决于发射角度。在给定的正向电流平均值下,电流的均方根值随导通角的减小而增大。这导致增加通过可控硅的电压降,这反过来增加平均功率耗散。因此,结温上升超过安全极限。

为了限制最大结温,允许的平均正向电流必须随着导通角的降低而降低。制造商通常提供数据表,显示与外壳温度相关的正向平均电流变化。以正半周期为例,不同导通角形成的电流波形如下图所示。

SR4

电流Itrm

这是在可以流过可控硅的最大结温下指定的最大重复RMS电流。对于直流电,均方根和平均电流是相同的。然而,对于具有峰值电流的低占空比波形的可控硅来说,这个额定值是很重要的。这个额定值也是为了防止SCR的导线、金属接头和接口过热。

浪涌电流等级TSM

它规定了可控硅在其使用寿命期间所能承受的有限次数的最大非重复或浪涌电流。制造商指定的浪涌额定值,以适应由于短路和故障导致的SCR的异常情况。如果浪涌电流的峰值振幅和周期数超过,可控硅可能会损坏。

2t评级

这个额定值用来确定设备的热能吸收。在选择用于可控硅的熔断器或其他保护设备时,需要使用这个额定值。这是在熔断器清除故障之前短时间内可控硅能吸收的热能的量度。

它是最大瞬时电流平方的时间积分。为可靠地保护可控硅由熔断器或其他保护设备,我2t保险丝(或任何其他保护设备)的额定值必须小于I2t可控硅的等级。

di / dt评级

它是阳极到阴极电流上升的最大允许速率,而不会对可控硅造成任何损害。如果阳极电流的上升速度与载流子的扩散速度相比非常快,则由于载流子(由于电流密度高)在结的限制区域集中而产生局部热点。

这将使结温高于安全极限,因此可控硅可能被损坏。因此,对于所有可控硅,为了保护可控硅,规定了允许的最大di/dt评级。它的单位是安培/微秒,通常在50到800安培/微秒之间。

自锁当前我l

这是最小的ON状态电流,以保持可控硅在ON状态后,栅极驱动器已被移除。在开启可控硅后,阳极电流必须允许建立这样的锁存电流达到之前的栅脉冲被移除。否则,可控硅将关闭,如果门信号被移除。

我保持电流H

这是可控硅停止传导和关断的阳极电流的最小值。保持电流与关断过程有关,通常在工厂安培范围内是一个很小的值。

当前我G

由于栅极电流更大,早期将是可控硅的开启,反之亦然。然而,必须通过指定最大和最小栅极电流来提供栅极的安全极限。为了控制可控硅,栅极电流应用于栅极端子。这种栅极电流分为两种类型;最小栅极电流Gmin最大栅电流IGmax

最小栅极电流IGmin在哪里,当我打开可控硅所需的栅极终端电流Gmax可以安全地施加到栅极上的最大电流。在这两个限制之间,可控硅的导通角被控制。

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可控硅的温度等级

可控硅的正向和反向阻断能力由结温T决定j.如果最大结温超过,可控硅将被驱动到导通状态,即使没有任何门信号。T的上限j考虑了温度对击穿电压、热稳定性和关断时间的依赖性。

以及储存温度上限T年代也需要限制硅晶体、铅附件和封装环氧树脂上的热应力。超过这两个温度限制可能会导致可控硅不可靠的操作。在某些情况下,存储温度上限高于可控硅的工作温度上限。

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可控硅额定功率

可控硅的功率耗散产生结区温升。可控硅中的功率耗散包括前向功率耗散;通断损耗和栅极功耗。

平均功耗Pav

它是平均阳极电流和通过可控硅正向压降的乘法。这是可控硅中正常占空比操作的结加热的主要来源。为了保证设备的安全,给定电源的峰值功率不应超过平均额定功耗。这个额定值是指定为不同的导通角作为一个函数的平均正向电流,如图所示。

SR5

栅极功耗PG

这个额定值定义了正向或反向峰值功率和应用于门的平均功率。如果超过了这些额定值,就会对栅极造成相当大的损坏。因此,在计算施加的电压和电流时,必须考虑栅脉冲的宽度(因为峰值功率是时间的函数)。对于脉冲式触发,门损耗可以忽略,而门信号具有高占空比,门损耗变得更重要。

其他功率损耗包括ON状态损耗、OFF状态损耗、前向阻塞损耗和反向阻塞损耗。在选择可控硅额定时必须考虑开关损耗,因为它们构成了总损耗的重要部分。由于在阻塞状态下的泄漏电流很小,电压降可以忽略不计,因此正向和反向的阻塞损耗与导通损耗相比是非常小的。

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打开和关闭时间评级

通断时间是门信号应用的瞬间和通断电流达到其最终值90%的瞬间之间的时间间隔。如果栅极驱动器增加,开启时间将缩短。这个接通时间只对电阻性负载有效,因为在感性负载中阳极电流的上升速度很慢。

因此,打开时间并不表示在门信号被移除时设备保持打开的时间。如果负载是电阻性的,一定要接通时间,即即使门被移开,可控硅仍保持接通的时间间隔。

关断时间是在阳极电流为零或负的瞬间和瞬间正电压重新应用到可控硅的时间间隔。对于快速开关的scr,开和关的时间值都很低。

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